Структура и свойства природных экосистем

Окружающий нас мир живых организмов биосферы представляет собой сочетание различных биологических систем разной структурной упорядоченности и разного организационного положения.

Экосистема - основная функциональная единица в экологии. Термин "экосистема" впервые был предложен в 1935 г. английским экологом А. Тэнсли.

Экологическая система - сообщество взаимосвязанных организмов разных видов (биоценоз) со средой своего обитания (неживой, косной природой).

В совокупности экосистему можно представить как единое целое, в котором биогенные вещества из, абиотического компонента включаются в биотический и обратно, то есть происходит постоянный круговорот веществ с участием живого (биотического) и неживого (абиотического) компонентов.

В отечественной литературе широко применяется термин биогеоценоз, предложенный в 1940 году В.Н. Сукачевым.

Биогеоценоз (БГЦ) - эволюционно сложившаяся, относительно пространственно ограниченная, внутренне однородная природная система функционально взаимосвязанных живых организмов и окружающей их косной среды. БГЦ характеризуется определенным энергетическим состоянием, типом и скоростью обмена веществом и информацией.

Совокупность организмов называют биотой экосистемы. Пути взаимодействия разных категорий организмов - это ее биотическая структура.

С точки зрения трофической структуры, экосистему можно разделить на два яруса:

· верхний - автотрофный, включающий растения или их части, содержащие хлорофилл, где преобладает фиксация энергии света, использование простых неорганических соединений.

· нижний - гетеротрофный ярус, или «коричневый пояс» почв и осадков, разлагающихся веществ, корней, в котором преобладают использование, трансформация и разложение сложных соединений.

С биологической точки зрения, в составе экосистемы выделяют следующие компоненты:

· неорганические вещества, включающиеся в круговороты;

· органические соединения, связывающие биотическую и абиотические части;

· воздушную, водную и субстратную среды, включающие климатический режим и другие физические факторы;

· продуцентов, автотрофных организмов, производящих пищу из простых неорганических веществ;

· консументов - гетеротрофных организмов, главным образом животных, питающихся другими организмами или частицами органического вещества;

· редуцентов и детритофагов - гетеротрофных организмов, получающих энергию либо путем разложения мертвых тканей, либо путем поглощения растворенного органического вещества. Некоторые редуценты, называемые детритофагами, питаются непосредственно мертвой органической материей поваленного дерева. Другие редуценты, называемые деструкторами, разлагают сложные органические соединения мертвой древесины до более простых питательных веществ, которые возвращаются в почву для повторного использования растениями (по Миллеру Т, 1993) (рис.1).

Рис. 1. Редуценты (детритофаги)

Процесс образования на Земле биогеоценозов идет непрерывно. Они формируются на осыпях, дюнах, лавах и т.д. В других местах в течение длительной эволюции образовались устойчивые, зрелые БГЦ с флорой и фауной, приспособленной друг к другу и условиям своего существования. Это позволило разделить биогеоценозы на молодые (формирующиеся) и полностью сформировавшиеся, климаксные (табл.1).

Таблица 1. Экосистемные характеристики сообществ на разной стадии сукцессий (Т. Миллер, 1993 г.)

Задания:

¨ Организмы, потребляющие органическое вещество и перерабатывающие его в новые формы, называют _______________________

____________________________________________________________

Они представлены в основном видами, относящимися к _________________ миру.

¨ Организмы, потребляющие органическое вещество и полностью разлагающие его до минеральных соединений, называют ________________________. Они представлены видами, относящимися к __________________________ и ____________________.

¨ Организмы, которые потребляют минеральные соединения и, используя внешнюю энергию, синтезируют органические вещества, называют _________________________. Они представлены в основном видами, относящимися к ___________________________ миру.

¨ Вставьте пропущенные слова.

Сообщества организмов разных видов, тесно взаимосвязанных между собой и населяющих более или менее однородный участок, называют ______________________. В его состав входят: растения, животные, ________________________________________________.

¨ Крупное системно-географическое (экосистемное) подразделе­ние в пределах природно-климатической зоны (например, влажные тропические леса) называется: а) экотопом; б) биомом; в) биотопом; г) ландшафтом.

¨ Исторически сложившаяся совокупность организмов различных видов, обитающих на определенном пространстве называется: а) биоценозом; б) биотой; в) экосистемой; г) биогеоценозом.

¨ В любой сукцессионной серии темпы происходящих изменений постепенно замедляются. Конечным итогом является формирование относительно устойчивой стадии сообщества, которая носит название: а) коакции; б) климакса; в) диапаузы; г) коллапса.

Задача 1.

Рассчитайте индекс сходства двух фитоценозов (К) (растительных компонентов биоценозов), используя формулу Жаккара:

К= С *100% / (А + В) - С;

где А — число видов данной группы в первом сообществе,

В — во втором, С — число видов, общих для обоих сообществ.

Индекс выражается в процентах сходства.

Первый фитоценоз — это сосняк-черничник: сосна обыкновенная, черника, брусника, блестящий зеленый мох, майник двулистный, седмичник европейский, ландыш майский, гудиера ползучая, грушанка круглолистная.

Второй фитоценоз — это сосняк — брусничник-зеленомошник: сосна обыкновенная, брусника, блестящий зеленый мох, ландыш майский, грушанка средняя, зимолюбка, вереск обыкновенный, кукушник, плаун булавовидный.

_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Задача 2. Рассчитайте индекс сходства двух фитоценозов (растительных компонентов биоценозов), используя формулу Жаккара (см. предыдущеее задание). Первый располагается в заповеднике, другой в соседнем лесу, где отдыхают люди.

Список видов первого фитоценоза: дуб черешчатый, липа, лещина, осока волосистая, мужской папоротник, подмаренник Шультеса, сныть обыкновенная.

Список видов нарушенного фитоценоза: дуб черешчатый, яблоня домашняя, липа, одуванчик лекарственный, подорожник большой, осока волосистая, земляника лесная, сныть обыкновенная, крапива двудомная, горец птичий, лопух большой, череда.

Выпишите названия видов, которые исчезли из сообщества дубравы под действием вытаптывания. Выпишите названия видов, которые появились в дубраве благодаря вытаптыванию и другим процессам, сопутствующим отдыху людей в лесу.

____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________